¿Por qué la expansión de nuestro Universo está acelerando? Veinticinco años después de su descubrimiento, este fenómeno sigue siendo uno de los mayores misterios científicos.
Resolverlo implica poner a prueba las leyes fundamentales de la física, incluida la relatividad general de Albert Einstein.
Un equipo de las universidades de Ginebra (UNIGE) y Toulouse III – Paul Sabatier comparó las predicciones de Einstein con datos del Dark Energy Survey.
Los científicos descubrieron una ligera discrepancia que varía con diferentes períodos en la historia cósmica.
Estos resultados, publicados en Nature Communications, desafían la validez de las teorías de Einstein para explicar fenómenos más allá de nuestro sistema solar a una escala universal.
Según la teoría de Albert Einstein, el Universo está deformado por la materia, como una gran hoja flexible.
Estas deformaciones, causadas por la gravedad de los cuerpos celestes, se llaman "pozos gravitacionales".
Cuando la luz pasa a través de este marco irregular, su trayectoria se curva por estos pozos, similar al efecto de una lente de vidrio.
Sin embargo, en este caso, es la gravedad, no el vidrio, quien curva la luz.
Este fenómeno se conoce como "lente gravitacional".
Observarlo proporciona información sobre los componentes, la historia y la expansión del Universo.
Su primera medición, realizada durante un eclipse solar en 1919, confirmó la teoría de Einstein, que predecía una deflexión de luz dos veces mayor que la pronosticada por Isaac Newton.
Esta diferencia surge de la introducción por parte de Einstein de un nuevo elemento clave: la deformación del tiempo, además de la deformación del espacio, para lograr la curvatura exacta de la luz.
¿Siguen siendo válidas estas ecuaciones en el borde del Universo? Esta pregunta está siendo explorada por muchos científicos que buscan cuantificar la densidad de materia en el cosmos y entender la aceleración de su expansión.
Usando datos del Dark Energy Survey—un proyecto que mapea las formas de cientos de millones de galaxias—un equipo de las universidades de Ginebra (UNIGE) y Toulouse III – Paul Sabatier está proporcionando nuevas perspectivas.
"Hasta ahora, los datos del Dark Energy Survey se han utilizado para medir la distribución de la materia en el Universo.
En nuestro estudio, utilizamos estos datos para medir directamente la distorsión del tiempo y el espacio, lo que nos permitió comparar nuestros hallazgos con las predicciones de Einstein", dice Camille Bonvin, profesora asociada en el Departamento de Física Teórica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, quien lideró la investigación. Todo sobre toldos
Los datos del Dark Energy Survey permiten a los científicos mirar profundamente en el espacio y, por lo tanto, lejos en el pasado.
El equipo franco-suizo analizó 100 millones de galaxias en cuatro momentos diferentes de la historia del Universo: 3.5, 5, 6 y 7 mil millones de años atrás.
Estas mediciones revelaron cómo han evolucionado los pozos gravitacionales a lo largo del tiempo, cubriendo más de la mitad de la historia del cosmos.
"Descubrimos que en el pasado distante —hace 6 y 7 mil millones de años— la profundidad de los pozos se alinea bien con las predicciones de Einstein.
Sin embargo, más cerca de la actualidad, hace 3.5 y 5 mil millones de años, son ligeramente menos profundos de lo que predijo Einstein", revela Isaac Tutusaus, astrónomo asistente en el Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología (IRAP/OMP) de la Université Toulouse III - Paul Sabatier y autor principal del estudio.
También es durante este período, más cerca de hoy, que la expansión del Universo comenzó a acelerar.
Por lo tanto, la respuesta a dos fenómenos—la aceleración del Universo y el crecimiento más lento de los pozos gravitacionales—podría ser la misma: la gravedad podría operar bajo diferentes leyes físicas a grandes escalas que las predichas por Einstein.
"Nuestros resultados muestran que las predicciones de Einstein tienen una incompatibilidad de 3 sigma con las mediciones.
En el lenguaje de la física, tal umbral de incompatibilidad despierta nuestro interés y llama a una mayor investigación.
Pero esta incompatibilidad no es lo suficientemente grande, en esta etapa, para invalidar la teoría de Einstein.
Para que eso suceda, necesitaríamos alcanzar un umbral de 5 sigma.
Por lo tanto, es esencial tener mediciones más precisas para confirmar o refutar estos resultados iniciales, y para averiguar si esta teoría sigue siendo válida en nuestro Universo, a distancias muy grandes", enfatiza Nastassia Grimm, investigadora postdoctoral en el Departamento de Física Teórica de la UNIGE y coautora del estudio.
El equipo se está preparando para analizar nuevos datos del telescopio espacial Euclid, lanzado hace un año.
A medida que Euclid observa el Universo desde el espacio,
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2024-11-14
El contenido original se encuentra en https://www.unige.ch/sciences/physique/physics-section/news/einsteins-equations-collide-mysteries-universe/
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